Die Umsetzung der Wärmewende erfordert in den kommenden Jahren und Dekaden sowohl eine deut- liche Reduktion des Energieverbrauchs zur Wärme- bereitstellung als auch eine effiziente und zuneh- mend aus erneuerbaren Energien bereitgestellte Restwärme deckung. So soll bis zum Jahr 2020 der Wärmebedarf um 20 % gegenüber 2008 gesenkt werden. Parallel sollen die erneuerbaren Energien weiter ausgebaut werden, um im Jahr 2020 einen Anteil von 14 % am Endenergieverbrauch für Wärme und Kälte zu decken. In der Langfristperspektive soll bis zum Jahr 2050 ein nahezu klimaneutraler Gebäu- debestand erreicht werden.
Die Wärmewende in Deutschland erfordert nicht nur die Entwicklung und Anwendung neuer und inno- vativer Techniken und Systemlösungen im Wärme- bereich, sondern verlangt nach wirtschaftlich trag- fähigen Konzepten zu deren Umsetzung. Mit dem vorliegenden Beitrag wird eine Auswahl etablierter und neuer, innovativer Geschäftsmodelle für die Wärmewende betrachtet.
Weiterhin werden mit (Ab)Wärmeatlanten und der kommunalen Wärmeplanung zwei Instrumente vor- gestellt, mit denen Geschäftsmodelle im Wärmesek- tor unterstützt werden können.
Schließlich wird die wirtschaftliche Bedeutung der Wärmewende anhand der Beschäftigungs- und Wertschöpfungseffekte in den Bereichen erneuerbare Energien und Gebäudesanierung verglichen und dis- kutiert.
Rahmenbedingungen für
Geschäftsmodelle im Wärmemarkt
Der überwiegend dezentral strukturierte Wärme- markt ist von einer Vielzahl von ordnungsrechtlichen, förderpolitischen und energiewirtschaftlichen Rah- menbedingungen geprägt.
Im Neubau werden überwiegend ordnungsrechtliche Ansätze verfolgt (EnEV, EEWärmeG). Für Bestands- gebäude werden Anreize primär über Förderpro- gramme für Gebäudesanierungen (KfW-Gebäudesa- nierungsprogramme) und den Einsatz erneuerbarer Energien (BAFA- und KfW-Förderung im Rahmen des Marktanreizprogramms) gesetzt. Darüber hinaus wird mit dem Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz die Errichtung und Modernisierung von KWK-Anlagen und Wärmenetzen gefördert.
Trotz der überwiegenden Dezentralität des Wärme- markts bestehen infrastrukturelle Abhängigkeiten und teilweise zunehmende Konkurrenzen im Hinblick auf Gas- und Wärmenetze. Schließlich herrschen im Wärmemarkt aufgrund der Abhängigkeiten von den Weltmärkten (Erdöl bzw. Erdgas) volatile Preise vor, die die wirtschaftliche Attraktivität von Gebäude- sanierungen und den Einsatz erneuerbarer Energie entscheidend beeinflussen.
Etablierte, weiterentwickelte und neue Geschäftsmodelle
So komplex und vielfältig wie der Wärmemarkt sind auch die jeweiligen Geschäftsmodelle. Der vorlie- gende Beitrag muss sich daher auf eine Auswahl beschränken. Ein Teil der im Folgenden vorgestellten Geschäftsmodelle basiert auf den Anforderungen der voranschreitenden Kopplung und Interaktion von Strom- und Wärmesektor. Im Fokus stehen dabei die flexible, gekoppelte Erzeugung von Strom- und Wärme sowie der flexible Einsatz von Strom im Wär- mesektor.
• Energieliefer- und Einsparcontracting haben sich als weit verbreitetes Geschäftsmodell im Wärmesektor etabliert. Insbesondere das Energielie- fercontracting bzw. Wärmecontracting ist weit ver- breitet, während sich das Einsparcontracting häufig komplexer gestaltet, da meist parallel verschiedene Effizienzmaßnahmen umgesetzt werden.
Beim klassischen Wärmecontracting übernimmt der Contractor begonnen von der Planung, Finan- zierung und der Installation auch den Betrieb der Heizungsanlage einschließlich Wartung, Instand- haltung, Brennstoffversorgung und Energiecontrol- ling. Im Zuge von Wärmecontracting bzw. Einspar- contracting können oft erhebliche Energie- und Kosteneinsparungen realisiert werden. So weist eine Auswertung der Klimaschutz- und Energieagentur Baden-Württemberg Energie- und Kosteneinsparun- gen in der Größenordnung von 20 bis 50 % für Con- tracting-Projekte aus [1]. Von den Einsparungen pro- fitieren sowohl der Contractor als auch die Kunden.
• Flexible Biogasanlagen-Konzepte
Bis zum Jahr 2011 bestand für Biogasanlagen das primäre Geschäftsmodell in einer Maximierung der Stromeinspeisung und EEG-Erlöse sowie in der Ver- marktung der gekoppelt erzeugten Wärme. Mit dem EEG 2012 wurde für Biogas- und Biomethananlagen
ZSW Tobias Kelm tobias.kelm@zsw-bw.de Fraunhofer IWES Patrick Hochloff patrick.hochloff@
iwes.fraunhofer.de IZES Juri Horst horst@izes.de DLR
Marlene O‘Sullivan marlene.osullivan@dlr.de badenova WÄRMEPLUS Klaus Preiser
klaus.preiser@badenova.de DBFZ
Prof. Dr. Daniela Thrän daniela.thraen@dbfz.de Fraunhofer ISE Prof. Dr. Christof Wittwer christof.wittwer@ise.fraunhofer.de
Geschäftsmodelle für die Wärmewende
die Flexibilitätsprämie (Bestandsanlagen) bzw. der Flexibilitätszuschlag (Neuanlagen) eingeführt, um den Anteil der flexiblen EE-Stromerzeugung zu erhö- hen [2]. Mit den Regelungen können nun flexible Anlagenkonzepte im Bereich der Nahwärmeversor- gung wirtschaftlich umgesetzt und betrieben wer- den. Je nach Wärmekonzept sind ein großer bzw.
mehrere dezentrale Wärmespeicher für den flexiblen Betrieb eines oder mehrerer BHKW erforderlich.
• Optimierter Strom-Wärme-Betrieb für BHKW
Während größere gasbetriebene Blockheizkraft- werke und Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen in der allgemeinen Versorgung i. d. R. am Strompreissignal orientiert betrieben werden, sind kleine BHKW meist wärmegeführt und speisen unabhängig vom Strom- preissignal ein – auch zu Zeiten niedriger Preise. Mit der im KWKG 2016 vorgesehenen Verschiebung der Zuschläge hin zur Einspeisung verstärken sich die Flexibilitätsanforderungen von Blockheizkraftwerken.
Erste Anlagen nutzen bereits einen vorhersagebasier- ten Regelungsalgorithmus, der den Strom-Wärme- Betrieb der Anlagen auf Basis externer Tarife opti- miert. Auch die Bündelung flexibler KWK-Anlagen im kleinen/mittleren Leistungsbereich zu einem virtuellen Kraftwerk wird heute bereits in wirtschaft- lich tragfähigen Konzepten umgesetzt.
• Nachfrageflexibilität durch PtH
Zusätzlich zur Flexibilität auf der Bereitstellungsseite können hybride Wärmesysteme durch die Einbin- dung von Power to Heat (PtH) zusätzliche Nachfra- geflexibilität schaffen. Die erforderliche Wärme wird dabei je nach Wärmebedarf und Strompreis flexibel brennstoff- und/oder strombasiert bereitgestellt. In Zeiten von geringen oder negativen Strompreisen kommt PtH je nach Wärmebedarf ergänzend oder auch ohne zusätzlich bereitgestellte brennstoffba- sierte Wärme zum Einsatz. In heutigen Betriebskon- zepten ist der Deckungsanteil von PtH noch relativ gering, dies stellt jedoch aufgrund der geringen Investitionskosten für den Heizstab keine Einschrän- kung für den wirtschaftlichen Betrieb des hybriden Wärmesystems dar.
• Solare Nahwärmesysteme
In Deutschland erst vereinzelt anzutreffen, in Däne- mark jedoch weit verbreitet, sind solare Nahwärme- systeme. So existieren in Dänemark zum Stand Ende 2014 fast 60 solare Nahwärmenetze mit durchschnittlich 10.000 m² Kollektorfläche [3]. Auf- grund der langen Tradition der Energieversorgung in gemeinschaftlichem Eigentum werden die Wär- menetze meist von kommunalen Genossenschaf- ten betrieben. Aufgrund der Besonderheiten des dänischen Wärmemarkts (z. B. hohe Besteuerung fossiler Energieträger, staatlich regulierte Fernwärme-
preise) ist das dortige Geschäftsmodell nicht direkt auf Deutschland übertragbar. Doch auch in Deutsch- land werden derzeit einige solare Nahwärmesysteme geplant. Einen wichtigen Baustein für wirtschaftlich tragfähige Konzepte stellt die Förderung im Rahmen des Marktanreizprogramms (KfW-Programm Erneu- erbare Energien, Programmteil Premium) dar, die sich auf einen Tilgungszuschuss in Höhe von bis zu 40 % der Nettoinvestitionskosten beläuft.
Unterstützung von Geschäftsmodellen
• Wärmeatlanten
Als Planungsgrundlage und damit als wichtige Aus- gangsbasis für die Konzeption von Geschäftsmodel- len im Wärmebereich können sogenannte Wärmeat- lanten dienen. Diese stellen die räumliche Verteilung des spezifischen Wärmebedarfs bzw. der Wärme- bedarfsdichte dar. Dies wurde z. B. im Rahmen des baden-württembergischen Energie-Atlas umgesetzt (vgl. Abbildung 1). Im Idealfall sind in einem solchen Atlas auch die vorhandenen Infrastrukturen (insb.
Wärmenetze) verortet.
• Abwärmeatlanten
Bei Prozessen in Industrie und Gewerbe sowie beim Betrieb von KWK-Anlagen fallen oft große Wärme- men gen mit nutzbarem Temperaturniveau an.
Wäh rend eine Verstromung mittels ORC-Turbinen bislang aufgrund der hohen Anforderungen an Tem- peraturniveau und Auslastung eher die Ausnahme darstellt, bietet die direkte thermische Nutzung der Abwärmeströme große Potenziale. Jedoch ist Außenstehenden i. d. R. nicht bekannt, wo nutzbare Abwärme mit welchen Parametern (Volumenstrom, Temperaturniveau, Leistung, zeitliche Verfügbarkeit) erschließbar ist. Diese Informationslücke kann mittels eines Abwärmeatlas geschlossen werden. Erfolgreich umgesetzt wurde ein Abwärmeatlas beispielsweise in Bayern (vgl. Abbildung 2).
Da die Abwärmepotenziale und deren Verortung nur unzureichend rechnerisch bestimmt werden können, spielt die Einbindung der Unternehmen eine große Rolle, um die freiwillige Eintragung der Wärme quel- len mit den entsprechenden Parametern zu beför- dern. Auch auf Bundesebene sind Projekte zur über- regionalen Erhebung von Abwärmepotenzialen ge startet [4].
• Kommunale Wärmeplanung
Noch weiter geht die kommunale Wärmeplanung, mit der die energetische Gebäudesanierung und effiziente Restwärmeversorgung systematisch ana- lysiert werden. Dabei werden neben Strategien zur Gebäudesanierung und der Berücksichtigung von EE- und Abwärme-Potenzialen auch die vorhan- denen Infrastrukturen (Gas- und Wärmenetze) sowie
die Belange der beteiligten Akteure berücksichtigt [5]. Damit schafft die kommunale Wärmeplanung die Voraussetzungen für eine zielgerichtete, energie- und kosteneffiziente Wärmeversorgung und kann damit einen wesentlichen Beitrag zur Schaffung von Investitionssicherheit und der Umsetzung von Geschäftsmodellen leisten.
Wirtschaftliche Bedeutung der Wärmewende
Die Investition in Anlagen zur Wärmebereitstellung und deren Betrieb, die energetische Sanierung von Gebäuden, die Herstellung von Vorleistungen sowie der Export von Vorleistungen und Anlagen schaffen
Abbildung 1 Wärmeatlas Baden-Württemberg
Abbildung 2
Abwärmeatlas Bayern
positive Impulse für den heimischen Arbeitsmarkt.
Im Bereich der Wärmebereitstellung aus erneuer- baren Energien beläuft sich die Beschäftigungsbasis auf eine Größenordnung von 70.000 bis 80.000 Beschäftigte (vgl. Abbildung 3). Ein Großteil ent- fällt dabei auf die Installation, den Betrieb und die Brennstoffversorgung von kleinen Biomasseanlagen.
Ein relativ konstanter Sockel von rd. 10.000 Beschäf- tigten ist der Solarthermie zuzuordnen, während die Beschäftigungszahlen bei der oberflächennahen Geothermie (Wärmepumpen) in den vergangenen Jahren auf 15.000 Beschäftigte gewachsen sind.
Dem gegenüber stehen im Bereich der energetischen Gebäudesanierung (vgl. Abbildung 4) Wertschöp- fungseffekte von 14 Milliarden Euro und Beschäfti- gungseffekte in Höhe von rd. 280.000 Vollarbeits- plätzen (Jahresbezug 2011). Im Vergleich zu den
Beschäftigungseffekten durch EE-Wärme zeigt dies einerseits die hohe Kapitalintensität der Gebäude- sanierung, aber auch deren eingangs erwähnte Rele- vanz für die Wärmewende.
Mehr als die Hälfte der Beschäftigungseffekte durch energetische Gebäudesanierungen entfällt auf das Handwerk, das direkt mit der Ausführung der Maß- nahmen beschäftigt ist. Rund ein Fünftel ist der Pro- duktion der Dämmmaterialien, ein Viertel weiteren Vorleistungen zuzurechnen. Insgesamt entsteht ein Großteil der Beschäftigungseffekte im Bereich der Einfamilienhäuser, da diese einerseits den Großteil des Gebäudebestands in Deutschland ausmachen und andererseits die quadratmeterbezogenen Kosten am höchsten sind.
Abbildung 3
Bruttobeschäftigung:
Entwicklung im Bereich
„Erneuerbare Wärme“
in Deutschland [6]
Abbildung 4
Beschäftigungseffekte 2011 durch energetische Gebäudesanierung;
eigene Darstellung nach [7]
Schlussfolgerungen
Neue Geschäftsmodelle im Wärmesektor entste- hen derzeit hauptsächlich durch die zunehmende Kopplung und Interaktion von Strom- und Wärme- sektor. Dabei ist die Flexibilität der Anlagen, sowohl bereitstellungsseitig als auch im Hinblick auf den Verbrauch von Strom im Wärmesektor, eine Grund- voraussetzung.
Die Komplexität und die vielfältigen Einflussfaktoren und Rahmenbedingungen stellen hohe Anforderun- gen, um wirtschaftlich tragfähige Geschäftsmodelle zu realisieren. Dabei entsteht auch der Bedarf für eine Beteiligung neuer Akteure und einer stärkeren Vernetzung der Beteiligten. Somit bietet die Wärme- wende erhebliche Beschäftigungspotenziale, insbe- sondere im Bereich der energetischen Gebäudesanie- rung, aber auch durch den Ausbau der erneuerbaren Energien im Wärmemarkt.
Literatur
1. MINISTERIUM FÜR UMWELT, KLIMA UND ENERGIEWIRTSCHAFT BADEN-WÜRTTEMBERG.
Contracting im Energiebereich. Erfolgsbeispiele aus Baden-Württemberg. [online]. 2015. [Zugriff am: 17. No vember 2015]. Verfügbar unter:
https://um.baden-wuerttemberg.de/fileadmin/
redaktion/m-um/intern/Dateien/Dokumente/2_
Presse_und_ Service/Publikationen/Energie/Con- tracting_im_Energebereich.pdf
2. SCHEFTELOWITZ, Mattes, HENNING, Christiane und THRÄN, Daniela. Entwicklung der Förderung der Stromerzeugung aus Biomasse im Rahmen des EEG [online]. Deutsches Biomasseforschungs- zentrum gGmbH, 2014. Verfügbar unter: https://
www.dbfz.de/fileadmin/user_upload/DBFZ_
Reports/DBFZ_ Report21.pdf
3. NIELSEN, Jan Erik. A Booming Market for Solar District Heating. Solar Heating and Cooling Con- ference 2014. Peking. Oktober 2014.
4. IZES GGMBH, DESTATIS, DIW BERLIN, IFD ALLENSBACH und FRAUNHOFER IPM. Abwärme- atlas – Erhebung, Abschätzung und Evaluierung von industrieller Abwärme in Deutschland – Potenziale und Forschungsbedarf. Gefördert vom Bundesminis terium für Wirtschaft und Energie.
In Bearbeitung.
5. KELM, Tobias, VOGEL-SPERL, Antje, SCHMIDT, Maike, CAPOTA, Michael, SPERBER, Evelyn, HUSENBETH, Christoph und NITSCH, Joachim.
Studie Landeskonzept Kraft-Wärme-Kopplung Baden-Württemberg [online]. 2014. [Zugriff am:
9. Oktober 2015]. Verfügbar unter: http://www.
zsw-bw.de/uploads/media/2014_Studie_KWK- Konzept_BW.pdf
6. O’SULLIVAN, Marlene, LEHR, Ulrike und EDLER, Dietmar. Bruttobeschäftigung durch erneu- erbare Energien in Deutschland und verrin- gerte fossile Brennstoffimporte durch erneu- erbare Energien und Energieeffizienz [online].
September 2015. [Zugriff am: 1. Dezem- ber 2015]. Verfügbar unter: http://www.
bmwi.de/BMWi/Redaktion/PDF/E/bruttobe schaeftigung-erneuerbare-energien-monitoring- report-2015,property=pdf,bereich=bmwi2012, sprache=de,rwb=true.pdf
7. WEIß, Julika, PRAHL, Andreas, NEUMANN, Anna, SCHRÖDER, André, BETTGENHÄUSER, Kjell, HERMELINK, Andreas, VON MANTEUF- FEL, Bernhard und JOHN, Ashok. Kommunale Wertschöpfungseffekte durch energetische Gebäudesanierung (KoWeG) [online]. Insti- tut für Ökologische Wirtschaftsforschung, 2014. Verfügbar unter: https://www.klima schutz.de/sites/default/files/article/141028%20 Endbericht_KoWeG_final_0.pdf
